In een nieuwe studie, onderzoekers van de University of Illinois en de Missouri University of Science and Technology hebben een methode gemodelleerd om nanodeeltjes te manipuleren als een alternatieve manier van voortstuwing voor kleine ruimtevaartuigen die zeer weinig stuwkracht vereisen.

Het team simuleerde een systeem dat licht gebruikt om een ​​elektromagnetisch veld op te wekken. Neutrale nanodeeltjes gemaakt van glas of een ander materiaal dat isoleert in plaats van elektrische ladingen geleidt, worden gebruikt. De nanodeeltjes worden gepolariseerd. Alle positieve ladingen worden verplaatst in de richting van het veld en negatieve ladingen verschuiven in de tegenovergestelde richting. Het creëert een intern elektrisch veld dat een kracht produceert om de deeltjes uit een reservoir te verplaatsen, door een injector geleid, schoot vervolgens uit een gaspedaal om stuwkracht te produceren.

De studie, dat is ongeveer acht jaar in de maak, analytisch aangetoond dat de techniek kan werken, en voorgestelde parameters voor succes.

"De uitdaging is om de juiste permittiviteit van het medium te selecteren, het juiste bedrag, waarin dit alles gebeurt, " zei Joshua Rorey, universitair hoofddocent bij de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van het Grainger College of Engineering aan de U of I. "Je moet de juiste materialen kiezen voor de nanodeeltjes zelf en voor het materiaal dat de nanodeeltjes omringt terwijl ze door de structuur bewegen."

De techniek is gebaseerd op een natuurkundig veld, plasmonica genaamd, dat bestudeert hoe optisch licht of optische elektromagnetische golven, interactie met structuren op nanoschaal, zoals een staaf of prisma.

Rovey legde uit wanneer het licht de structuur op nanoschaal raakt, er treedt een resonante interactie op. Het creëert sterke elektromagnetische velden direct naast die structuur. En die elektromagnetische velden kunnen deeltjes manipuleren door krachten uit te oefenen op deeltjes op nanoschaal die zich in de buurt van die structuren bevinden. De studie richtte zich op hoe de nanodeeltjes in de versnellerstructuur kunnen worden gevoerd, of injector en hoe de hoeken van de platen in de injector de krachten op deze nanodeeltjes beïnvloeden.

"Een van de belangrijkste motiverende factoren voor het concept was de afwezigheid of het ontbreken van een stroomvoorziening in de ruimte, "Zei Rovey. "Als we de zon direct kunnen benutten, laat de zon direct op de nanostructuren zelf schijnen, er is geen elektrische voeding of zonnepaneel nodig om stroom te leveren."

Rovey zei dat deze studie een numerieke simulatie was. De volgende stap is het maken van structuren op nanoschaal in een laboratorium, laad vervolgens in het systeem, een lichtbron toepassen, en observeren hoe de nanodeeltjes bewegen.